瀝青砼路面早期破損的成因與防治淺析

盛興德

【摘 要】 瀝青砼路面早期破損的成因很多，本文僅從施工、養(yǎng)護管理等環(huán)節(jié)，結合本人在天水至讒口二級公路水毀修復工程實踐，對造成瀝青砼路面早期破損的因素進行初步的探析。

【關鍵詞】 瀝青砼路面 ?早期破壞 ?成因 ?防治

1 瀝青砼路面早期破損機理

造成瀝青砼路面早期破壞的根本原因，大的方面有設計、施工環(huán)節(jié)上的原因，也有通車后使用和養(yǎng)護管理方面的原因，但瀝青砼路面早期破壞的直接原因，一般與水有關，破壞大多發(fā)生在春秋雨季，一場大雨，路過車輛加水處或連續(xù)陰雨過后，路面先出現(xiàn)小面積網(wǎng)裂，冒漿、進而翻漿、車轍、松散成坑槽，行車道特別是車輛輪跡處，破損面積較多，破損程度嚴重，可見與車輛嚴重超載有關;破壞經(jīng)常發(fā)生在路面透水嚴重而又排水不暢的路段，可見與路面基層、面層施工的不均勻性及通車后養(yǎng)護排水不及時有關。本人結合國道主干線天水至讒口汽車專用二級公路水毀修復工程監(jiān)理實踐，淺談幾點個人看法。

2 瀝青砼路面的主要水損害及防治措施

瀝青砼路面的水損害破壞，是指瀝青砼路面存在水分的條件下，經(jīng)受交通荷載和溫度脹縮的反復作用，一方面水分逐漸浸入到瀝青與集料的界面上，同時由于水動力的作用，瀝青膜漸漸的從集料表面剝落，并導致集料之間的粘結力喪失而發(fā)生的路面破壞過程。瀝青砼路面按其結構組成及功能可分為面層、基層、底基層和墊層。其中各種結構層具有特定的要求，并起著各自特定的功能，特別要求組成路面結構的各個層次都具有防水功能，并通過完善的路面排水系統(tǒng)來保證。瀝青砼路面的水損害，主要包括地面水損害和地下水損害。

2.1 瀝青砼路面的主要水害表現(xiàn)，概括地講主要表現(xiàn)在以下兩個方面

（1）排水不及時直接影響車輛的運營和安全。由于降水形成的路面水，若不能及時排除，則會形成路面水膜，使車輛產(chǎn)生液面滑移，影響正常的運營和安全;車輛高速行駛時，還會在車尾形成車霧，影響駕駛員的行駛視線，引起交通事故的發(fā)生。

（2）地面水的下滲會使路面結構層產(chǎn)生各種病害和破壞。地下水下滲后，若未能及時排出，則一部分會沉積在瀝青面層的空隙中，在車輛荷載等反復作用下由下而上滲入到瀝青混合料內(nèi)部，破壞瀝青與集料的粘結;一部分會通過面層下滲至路面基層，造成基層的軟化，隨車輛荷載反復作用破壞，導致路面面層出現(xiàn)裂縫，車轍、坑槽、龜裂、松散、變形、破損和唧漿等多種病害，使瀝青路面過早破壞，在我省的公路建設中，處于國道主干線天水至讒口汽車專用二級公路，路線總長193.814km，該公路于1998年6月開工建設，2001年10月交工使用，路線本身處于濕陷性黃土地區(qū)，自2003年以來，連續(xù)降雨且降雨量較大（超過往年1倍以上），使黃土地基和利用黃土填筑的路基含水量急劇增大，土體的粘結性顯著減弱，又由于車輛嚴重超載，致使土體在自重以及外力作用下出現(xiàn)較大的濕陷，另外黃土邊坡受水流沖刷等原因，導致公路沿線多處出現(xiàn)邊坡滑塌，路基水毀、下沉、橋涵斷裂、沉陷、路面開裂（裂縫超過百米）、車轍、松散、坑槽等病害，多次造成交通中斷、社會各界反響強烈，嚴重影響了公路的正常運行。其水害破壞的特征，可概括為四個發(fā)展歷程：1）在開始階段水分浸入瀝青于集料的界面，以水膜或水氣的形式存在，影響瀝青與集料的粘附性;2）在反復荷載作用下，瀝青膜與集料開始剝落;3）漸漸的集料開始松散、掉粒;4）最后形成坑槽、松散、龜裂等病害。針對在天水至讒口公路水毀修復工程，現(xiàn)場維修施工中，處于濕陷性黃土地區(qū)不良地質(zhì)、降雨嚴重的條件下，一旦半剛性基層損壞，即導致瀝青面層各層間結合不良，就可能降低路面結構層的整體功能和抗彎拉應力，導致面層開裂。

2.2 瀝青砼路面水害的防治措施

（1）防止水損害，可通過以下途徑來解決：1）路面水的排除通過有效的排除，減少和堵截路面水源的浸入;2）層間排除通過盡快疏導，減少和排除路面間的滯水，從而防止或減少水分進入瀝青混合料內(nèi)部，并不致浸入到瀝青與集料的界面中去;3）提高粘結力通過提高瀝青與集料的粘附性，提高集料之間的粘結力。

（2）綜合以上解決途徑，其具體的防治對策如下：1）采用適宜的路面橫坡設計。路面橫坡設計應既保證快速排水又確保行車安全。公路瀝青路面橫坡應﹤2%;當為軟土地基時，橫坡應適當加大為 ? 2.5%-3%。2）完善路面外部排水設施。不管是直線路段還是曲線超高路段，均應設置完善的縱、橫向排水設施，以及時有效的將地面水排除路基外。3）增設路面內(nèi)部排水系統(tǒng)設計。在路肩處設置排水系統(tǒng)，以利路面下滲水及時排出，即可在路肩內(nèi)填筑透水性材料，布設反濾層，設置縱向集水溝和集水管以及橫向排水管等排水系統(tǒng)，及時將下滲水排出。在路面結構內(nèi)設置透水性基層和墊層。即基層和墊層采用高透水材料進行填筑，充分利用其透水性，將滲入路面層結構內(nèi)的水文先經(jīng)豎向滲流進入透水層后，在橫向滲流通過全寬式透水基層排出路基外。

（3）總之，瀝青砼路面的水損害來源于瀝青膜從集料表面的剝離，預防水害的關鍵在于：1）防止和減少水分進入瀝青混合料內(nèi)部，不使水進入到瀝青與集料的界面中去，方法包括使用良好的集料，采用適當?shù)幕旌狭霞壟洌瑴p小空隙率。2）提高瀝青與集料的粘附性，提高集料間的粘結力。方法為摻加適量的抗剝落劑，促使集料表面更加濕潤，從而使瀝青與集料之間的粘性增加。

3 瀝青砼路面裂縫

瀝青砼路面裂縫是公路諸多病害中危害較為嚴重的一種頑癥，也是路面早期損壞的一種通病。瀝青砼路面的縱、橫裂縫及車轍如不及時處理，將造成路面水下滲，降低路面承載力，產(chǎn)生唧泥使瀝青砼剝落，嚴重影響公路的使用功能，致使瀝青砼路面過早的損壞。

3.1 造成路面裂縫的原因

瀝青與砂石材料形成的面層在建成后和使用過程中受環(huán)境和基層的影響，漸漸地喪失粘結力，從而降低路面抗剪和抗拉能力，導致裂縫的產(chǎn)生和擴延。endprint

普遍認為裂縫的產(chǎn)生是自基層裂縫向上擴展的結果，稱之為反射裂縫，但也普遍認為裂縫通常是從瀝青路面外露表面開始，向下擴展與基層裂縫連接，向外延伸形成縱、橫、網(wǎng)裂的;此外，填筑的路基不密實，軟土地基處理不當，導致基層產(chǎn)生不均勻沉降，形成路面開裂;橋梁，涵洞等構造物連接處，因結構性質(zhì)變化或施工不當造成路面開裂，這些裂縫的防治是提高工程質(zhì)量，通常要研究改進局部處理措施得以解決。

3.2 瀝青砼路面裂縫的預防、治理

瀝青砼路面裂縫產(chǎn)生的原因是由多方面因素造成的，它的防治自然就成為一個綜合治理的問題。僅依靠常規(guī)的維修法，進行表層處理，薄層封面等，依舊利用原材料和技術工藝，只能是治表不治本，采取大面積重新翻修，既不經(jīng)濟又力量不及，因此，需要對瀝青路面裂縫進行綜合性治理，修筑防裂路面，進行裂縫病害的預防和治理。常用的修補方法：

（1） 油法。在深秋冬末季節(jié)，將縱、橫裂縫清掃干凈，用油壺灌入加熱的瀝青，是一種使用多年的方法，但常出現(xiàn)澆灌的瀝青，油涼后進入不到裂縫深處，與冷的舊路面粘結前就輕易被車輪帶走。因此，開發(fā)出乳化瀝青進行灌縫處理，效果較理想;有的在灌油前，將裂縫壁加熱至粘性狀態(tài)后再將瀝青油或瀝青砂漿噴抹到縫中，最后在縫口表面撒布熱砂或石屑加以保護;細小成熟的裂縫，則用盤式銑刀進行擴寬，再做處理。近年來，研制的一種合成橡膠填縫材料，可在高于4℃的溫度下使用，施工時，只需用瓶子盛裝，將填縫料灌入裂縫，30分鐘內(nèi)即可恢復交通。在天讒公路的修補施工過程中尤為可見，具有很強的密封性，防止雨水滲入，施工中得到了很好的利用。

（2）漿、銑刨舊路面重新罩面法。主要針對天水至讒口公路水毀修復工程施工監(jiān)理過程中，因路基的沉陷，對路面基層產(chǎn)生破壞，使路面直接破損（出現(xiàn)裂縫、坑槽、車轍等），對于路面基層破損嚴重地段，進行了挖除舊面層切割基層重新處理的措施;對于沉陷嚴重且裂縫較長、寬的路段采用先銑刨舊路面，然后沿裂縫切割舊路面，清除裂縫內(nèi)的殘渣，采用M10砂漿塞縫，并預埋PVC管，鋪設土工玻纖網(wǎng)（調(diào)平層厚小于15cm）或冷拔鋼絲網(wǎng)（調(diào)平層厚大于15cm），再采用細粒式瀝青碎石調(diào)平后，在預埋PVC管內(nèi)注入水泥玻璃漿，最后清掃殘渣，撒布粘油層，鋪筑3cm厚瀝青混合料罩面。

導致瀝青砼路面產(chǎn)生裂縫的原因，總體可以認為外部因素有溫度應力，車輛荷載、水毀及陽光、水分、空氣的老化作用，其中以溫度應力為主導作用。內(nèi)部因素為材料本身的受拉疲勞，受拉屈服，以及施工不當留下的缺陷。

4 瀝青砼路面車轍

車轍是瀝青砼路面早期破損的頑癥之一，尤其近年來，隨著公路交通事業(yè)的迅速發(fā)展，交通量的迅速增長，超載車輛嚴重，致使車轍發(fā)展的速度是隨著荷載作用次數(shù)增加而逐年增大的，一般車道外側(cè)比內(nèi)側(cè)大。

4.1 造成路面車轍的原因

車轍主要是瀝青面層受交通荷載二次壓實作用，蠕變產(chǎn)生，半剛性基層幾乎不可壓縮，還有瀝青混合料的影響和交通條件，環(huán)境條件的影響;瀝青混合料面層在高溫條件下，由于車輪反復碾壓，產(chǎn)生橫向剪切流動，造成車轍，這種車轍一方面車輪作用部位下凹，另一方面車輪作用甚少的車道兩側(cè)反而向上隆起，在彎道處還明顯向外推擠，車道線或停車線因此可能成為變形的曲線。另外在施工過程中，用油偏多，瀝青稠度偏低，礦料級配中細料過多，礦粉摻量過大也會產(chǎn)生車轍。

4.2 瀝青砼路面車轍的預防、治理措施

通常條件下瀝青砼路面的車轍，是指流動性車轍，為預防車轍，必須從開發(fā)抗車轍能力強的瀝青混合料和改進施工工藝兩方面入手。其具體的預防措施有：

（1）提高瀝青混合料的抗車轍能力。瀝青混合料是一種粘彈性材料，在高溫條件下，粘性因素起主導作用，而車轍與瀝青的粘度直接相關，因此，在設計中可選用高粘度瀝青摻加各種瀝青改性劑。

（2）在施工過程中合理調(diào)整集料級配，嚴格控制瀝青用量，采用適當?shù)臑r青混合料配比。

（3）在瀝青中摻加橡膠或樹脂以改善瀝青的感溫性，或摻加吸油材料，改善瀝青混合料的流動性。

（4）在車道表面因車輛行駛推移而發(fā)生的車轍，或路面受橫向推擠而成的橫向坡形車轍，應將其出現(xiàn)的車轍，面層切削或銑刨清除，然后重鋪瀝青面層。

（5）因面層與基層間有不穩(wěn)定的夾層而形成的車轍，將其面層挖除，清除夾層后，重鋪面層;由于基層強度不足，水穩(wěn)性能不好，使基層局部下沉，而造成的車轍，應先處治基層，而后修補面層。

另外，超、重載運輸問題是導致路面早期破壞、縮短路面設計使用壽命的重要因素。所以，需要各管理部門加大力度，禁阻超載車輛行駛。

5 結語

綜上所述，瀝青砼路面早期破壞，不僅與設計、施工等路面形成前的環(huán)節(jié)有關，而且與路面形成后的使用、養(yǎng)護和管理聯(lián)系緊密。因此，要消除瀝青砼路面早期破壞這一質(zhì)量通病，延長瀝青路面的使用周期，提高投資效益，需要從設計、施工、監(jiān)理、養(yǎng)護管理各方主體各負其責，分頭把關，按照行業(yè)規(guī)范標準，結合工程實際，嚴格履行各自職能，相信這一頑癥一定會得到根治。endprint